Назначение и устройство коммутационных аппаратов

Коммутационный аппарат – аппарат, предназначенный для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях.

Коммутационный аппарат – электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрической цепи и снятия напряжения с части электроустановки.

Механический коммутационный аппарат – коммутационный аппарат, предназначенный для замыкания и размыкания одной или более электрических цепей с помощью разъединяемых контактов.

В общем случае можно разделить все коммутационные аппараты на два типа:

1) Контактный коммутационный аппарат, осуществляющий коммутационную операцию путём перемещения его контакт-деталей относительно друг друга

2) Бесконтактный коммутационный аппарат, осуществляющий коммутационную операцию без перемещения и разрушения его деталей.

 

Виды коммутационных аппаратов.

Основными электрическими коммутационными аппаратами являются следующие:

1) выключатель;

2) выключатель нагрузки;

3) отделитель;

4) короткозамыкатель;

5) разъединитель;

6) автоматический выключатель;

7) устройство защитного отключения;

8) контактор;

9) реле;

10) рубильник;

11) пакетный выключатель;

12) предохранитель.

 

Выключатели.

Высоковольтный выключатель – коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Выключатели напряжением 6 -10 кВ являются наиболее ответственными аппаратами распределительных устройств. Они служат для включения и отключения под нагрузкой электрических цепей в нормальных режимах работы и для автоматического отключения при КЗ. Отключение и включение токов КЗ является наиболее тяжелым режимом.

Рисунок 1 – Малообъёмный масляный выключатель ВМГ-10

Для успешной работы выключатели должны обладать достаточной отключающей способностью и возможно меньшим временем действия. По степени быстродействия выключатели разделяют на сверхбыстродействующие с временем отключения до 0,06 с, быстродействующие – от 0,06 до 0,08 с, ускоренного действия – от 0,08 до 0,12 с и небыстродействующие – от 0,12 до 0,25 с.
      В зависимости от среды, в которой расходятся контакты и гасится дуга, выключатели бывают масляные, со специальными жидкостями, воздушные пневматические, воздушные электромагнитные, автогазовые (с газом, генерируемым твердым веществом под действием температуры дуги), элегазовые, вакуумные, со специальными газами.

В зависимости от количества масла масляные выключатели делятся на две группы: с большим объемом масла (ВМ, ВМБ, МКП и др.) и с малым объемом (ВМГ, ВМП и др.). В многообъемных выключателях масло выполняет двойную функцию: гасит дугу и изолирует токоведущие части друг от друга и от заземленного бака. Масло в малообъемных выключателях служит только для гашения дуги.
Указанные группы характеризуются различными принципами гашения дуги. У многообъемных выключателей возникающая при расхождении контактов дуга действием высокой температуры разлагает масло, образуя газовый пузырь (до 70 % водорода) с областью большого давления. Дуга при этом охлаждается (водород обладает большой теплопроводностью) и при дальнейшем увеличении расстояния между контактами гаснет.

Конструктивная схема масляного бакового выключателя приведена на

рисунке 2.

Бак выключателя 1, заполненный трансформаторным маслом 2, устанав-ливается на опорах. На стенках бака имеется внутрибаковая изоляция 9. Через крышку 3 проходят фарфоровые изоляторы 4 с выводами в виде стержней не- подвижных главных контактов 7. Подвижные контакты 8 крепятся на подвиж- ной траверсе. Движение контактов всех полюсов осуществляется от приводного механизма с помощью тяги и вала 6. Во включенном положении траверса с подвижными контактами 8 поднята и они замыкают неподвижные контакты 7. Отключающая пружина 5 сжата. Выключатель во включенном положении удерживается защелкой привода.

При оперативном или автоматическом отключении выключателя защелка освобождается и под действием отключающей пружины 5 траверса с подвижными контактами опускается вниз. При этом образуется двойной разрыв главной цепи в каждом полюсе. Возникшие на контактах электрические дуги способствуют разложению масла и его испарению. Образуется газопаровой пузырь. Дуга охлаждается водородом газопаровой смеси и гаснет. Время гашения дуги составляет 0,08 – 0,1 с. Масло в бак заливается с некоторым пространством под крышкой 3, что играет роль воздушного демпфера. Это вызвано тем, чтобы уменьшить силу удара в крышку от возникших газов при гашении дуги. Однако уровень масла должен быть таким, чтобы обеспечивалось полное охлаждение газов. В против- ном случае нагретые газы могут вызвать взрыв смеси водорода с воздухом.

Недостатком масляных выключателей является то, что из-за наличия трансформаторного масла они являются взрыво- и пожароопасными. Это привело к замене этих выключателей другими. Однако в настоящее время в эксплуатации находится большое количество баковых выключателей на напряже- ние 110 и 220 кВ.

Маломасляные выключатели могут иметь дугогасительные устройства в нижней или верхней части полюса и осуществлять перемещение подвижного контакта сверху вниз или снизу вверх. Выключатели с перемещением подвижного контакта на включение снизу вверх и установкой дугогасительного уст- ройства в верхней части полюса более перспективны, т. к. повышаются отклю- чаемые токи и улучшаются динамические процессы при отключении.

 

 

1 – бак выключателя; 2 – трансформаторное масло; 3 – крышка; 4 – изолятор;

5 – отключающая пру- жина; 6 – вал; 7 – неподвижный главный контакт;

8 – подвижный контакт; 9 – внутрибаковая изоляция

 

Рисунок 2 – Конструктивная схема масляного бакового выключателя

 

В малообъемных выключателях электрическая дуга гасится потоком газомасляной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры дуги. Этот поток получает определенное направление в специальном дугогасящем устройстве – дугогасительной камере.

Масляный выключатель типа ВМГ-10 относится к малообъемным (горшковым) масляным выключателям и является коммутационным аппаратом, способным отключать любые токи нагрузки и короткого замыкания вплоть до предельного тока отключения, равного 20 кА. Выключатель ВМГ-10 широко применяют в РУ-6 -10 кВ трансформаторных подстанций 110-35 кВ.

Принцип работы выключателя ВМГ-10 основан па гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомасляной смеси, которая образуется в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры горения дуги. Этот поток получает определенное направление в специальной дугогасительной камере, размещенной в зоне горения дуги.

Масляные выключатели типа ВМГ-10 могут управляться электромагнитным приводом постоянного тока ПЭ-11 или пружинным приводом ПП-67.